Question

5．如图所示电路中，电源电压恒为12V，电流表量程为0～3A，滑动变阻器标有“12Ω  2A”字样，灯泡L₁标有“2V 1W”字样，灯泡L₂标有“12V 6W”字样（两灯丝电阻不变）．在保证原件安全的情况下，下列说法正确的是（　　）

• A． 闭合S₁，S₂，断开S₃时，通过L₁的电流为0.5A
• B． 只闭合S₃，变阻器的滑片滑到最右端时L₁正常发光
• C． 闭合S₁，S₂和S₃时，电流表的最小示数为1.5A
• D． 整个电路工作1min最多消耗电能为2160J

Answer 1

分析 （1）闭合S₁、S₂，断开S₃时，分析电路连接情况确定通过过L₁的电流；
（2）只闭合S₃，滑阻器的滑片滑到最右端时，分析电路连接情况，根据灯泡L₁标有“2V 1W”字样，求出灯的额定电流和灯的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流与灯的额定电流比较；
（3）闭合S₁、S₂和S₃时，分析电路连接情况，确定灯L₂的发光情况，根据P=UI求出灯的L₂的电流，当变阻器连入电路中的电阻最大时，通过其的电流最小，根据并联电路的电流特点计算电流表最小示数；
（4）三个开关都闭合时，灯泡L₂与滑动变阻器并联，分析灯L₂发光情况，根据W=UIt，当总电流最大时，
电路消耗的电能最大；
知道灯泡L₂的额定电压和滑动变阻器允许通过的最大电流，由并联电路的电流特点求出电路中的最大总电流，根据W=UIt求出消耗的最大电能．

解答 解：
A、闭合S₁、S₂，断开S₃时，由图可知，L₁短路，R断路，电路中只有L₂，通过通过L₁的电流为0；A错误；
B、只闭合S₃，由图可知，变阻器的滑片滑到最右端时R接入电路的电阻最大，L₁与R串联；
灯L₁的额定电流：
I₁=$\frac{{P}_{额1}}{{U}_{额1}}$=$\frac{1W}{2V}$=0.5A，由欧姆定律I=$\frac{U}{R}$，灯的电阻：
R_L1=$\frac{{U}_{额1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω，
根据电阻的串联和欧姆定律，此时电路中的电流：I′=$\frac{U}{{R}_{L1}+{R}_{滑}}$=$\frac{12V}{4Ω+12Ω}$=0.75A＞0.5A，
故L₁不可能正常工作，
故B错误；
C、闭合S₁、S₂和S₃时，由图可知，L₂与R并联，灯L₂正常发光，电流表测干路电流，
L₂两端电压等于其额定电压U_额=12V，通过L₂的电流即为其额定电流：
I₂=$\frac{{P}_{额2}}{{U}_{额2}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A；
当滑片P处于最右端时，其接入电路中的电阻最大为R=12Ω，通过R的电流最小，根据并联电流的规律，此时电流表示数I最小：
I=I₂+I_R=I₂+$\frac{U}{R}$=0.5A+$\frac{12V}{12Ω}$=1.5A；
故C正确；
D、三个开关都闭合时，灯泡L₂与滑动变阻器并联，当滑动变阻器允许通过的电流最大时，电路消耗的电能W=UIt最大，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且I₂=0.5A，I_滑=2A，
所以，电路中的最大电流：
I_最大=I₂+I_滑=0.5A+2A=2.5A，
电路消耗的最大电能：
W_最大=UI_最大t=12V×2.5A×1×60s=1800W，
故D错误．
故选C．

点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的灵活应用，要注意电路中最大电流的判断．